Analysis of fatigue behavior of composite structures with circular internal delamination

• Autorzy: Składanowska K. , Sanetra I. , Muc A.

Warianty tytułu

PL

Analiza zmęczenia struktur kompozytowych z wewnętrzną kołową delaminacją

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the paper is to demonstrate and describe the fatigue failure mechanisms of eight-layer glass-epoxy composites with a central circular delamination, numerical description of the delamination problems and a possible optimal design. There are a few variables (tension and compression forces, number of cycles, construction of the tested plates) which can be changed during the experiment that will very likely provide different results. The problem is to find the link among all those variables to fully describe their influence on the physical behavior of the epoxy plate which is the subject of the experiment. The results are illustrated with the use of the numerical analysis method. Thanks to that, it is possible to describe how the number of cycles, tension force and stress variations affect the whole fatigue process.

PL

Celem pracy jest zademonstrowanie i opisanie mechanizmów uszkodzenia zmęczeniowego ośmiowarstwowych kompozytów szkło/żywica epoksydowa z kołową delaminacją. Opierano się na numerycznym opisie problemów z rozwarstwieniem. Brane są pod uwagę różne zmienne (siły rozciągające i ściskające, liczba cykli), którymi można operować podczas eksperymentu, co wpływa na wyniki. Problem polega na znalezieniu powiązania wszystkich tych zmiennych, aby w pełni opisać ich wpływ na fizyczne właściwości płyty, która jest przedmiotem badania. Wyniki są ilustrowane za pomocą metody analizy numerycznej. Dzięki temu możliwe jest opisanie, jak liczba cykli, siła i zmiany naprężeń wpływają na cały proces zmęczeniowy.

Słowa kluczowe

EN

circular delamination; fatigue; glass-epoxy composites

PL

kołowa delaminacja; zmęczenie; kompozyty szkło-żywica epoksydowa

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 17, nr 3
• Strony: 121--125
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Składanowska K.

• Cracow University of Technology, Institute of Machine Design, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Cracow, Poland

autor

Sanetra I.

• Cracow University of Technology, Institute of Machine Design, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Cracow, Poland

autor

Muc A.

• Cracow University of Technology, Institute of Machine Design, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Cracow, Poland

Bibliografia

• [1] Muc A., A fuzzy set approach to interlaminar cracks simulation problems, International Journal of Fatigue 2002, 24, 341-352.
• [2] Ramesh Babu P., Pradhan B., Effect of damage levels and curing stresses on delamination growth behavior emanating from circular holes in laminated FRP composites, Composites: Part A 2007, 38, 2412-2421.
• [3] Karihaloo B.L., Stang H., Buckling-driven delamination growth in composite laminates: Guidelines for assessing the threat posed by interlaminar matrix delamination, Compos. Part B 2008, 39, 386-395.
• [4] Lee S-Y., Park D-Y., Buckling analysis of laminated composite plates containing delaminations using the enhanced assumed strain solid element, Int. J. Solids. Struct. 2007, 44, 8006-27.
• [5] Muc A., Interlaminar failure and buckling of doubly-curved shells, Mech. Comp. Mater. 1995, 31, 238-46.
• [6] Muc A., Kędziora P., A fuzzy set analysis for a fracture and fatigue damage response of composite materials, Composite Structures 2001, 54, 283-287.
• [7] Reeder J.R., A bilinear fracture criterion for mixed mode delamination, Composite Materials: Testing and Design 1993, 1206, 303-322.
• [8] Hutchinson J.W., Suo Z., Mixed mode cracking in layered materials, Advances in Applied Mechanics 1992, 29, 63-191.
• [9] Rybicki E.F., Kanninen M.F., A finite element calculation of stress intensity factors by a modified crack closure integral, Eng. Fract. Mech. 1977, 9, 931-8.
• [10] Chinosi C., Cinefra M., Croce L.D., Carrera E., Reissner’s mixed variational theorem toward MITC finite elements for multilayered plates, Composite Structures 2013, 99, 443-452.
• [11] Muc A., Krawiec Z., FE modelling of laminates degradation in thinwalled structures due to fatigue loads, Proc. WCCM-IV, Buenos Aires 1998.
• [12] Turon J. Costa, Camanho P.P., Davila C.G., Simulation of Delamination Propagation in Composites under High-Cycle Fatigue by Means of Cohesive-Zone Models, NASA/TM-2006-214532, 2006.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).